特許 6397174 免震構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6397174

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】免震構造

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20180913BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20180913BHJP

   F16F 15/027 20060101ALI20180913BHJP

   F16F 9/50 20060101ALI20180913BHJP

   F16F 9/46 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   E04H9/02 331B

   E04H9/02 301

   F16F15/02 A

   F16F15/027

   F16F9/50

   F16F9/46

【請求項の数】1

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-214942(P2013-214942)

(22)【出願日】2013年10月15日

(65)【公開番号】特開2015-78496(P2015-78496A)

(43)【公開日】2015年4月23日

【審査請求日】2016年9月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】曽根 孝行

(72)【発明者】

【氏名】山本 雅史

(72)【発明者】

【氏名】村田 耕司

(72)【発明者】

【氏名】大嶋 隆

(72)【発明者】

【氏名】小田島 暢之

(72)【発明者】

【氏名】山本 耕司

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 悠磨

【審査官】 佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２７７８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−００３９８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｆ１６Ｆ １５／０２

Ｆ１６Ｆ ９／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

免震層を複数備えた多層免震建物と、
少なくとも１つの前記免震層に設置されて該免震層を制御免震層とし、減衰係数の切り換えが可能なセミアクティブダンパーと、
前記制御免震層の床部に生じる加速度を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段の検出結果に基づき、前記制御免震層に支持された上部構造物の応答加速度を低減するように前記減衰係数を選択し、
前記セミアクティブダンパーのストローク速度が所定値以下であり且つ選択された前記減衰係数が前回選択された前記減衰係数と異なる場合に、選択された前記減衰係数への切り換えを行い、
前記セミアクティブダンパーのストローク速度が前記所定値以下であり且つ選択された前記減衰係数が前回選択された前記減衰係数と同じ場合に、選択された前記減衰係数への切り換えを行わず、
前記セミアクティブダンパーのストローク速度が前記所定値よりも大きい場合に、選択された前記減衰係数への切り換えを行わない制御手段と、
を有する免震構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、免震層を複数備えた多層免震建物に生じる地震時の揺れを低減する免震構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、免震層を複数備えた多層免震建物が建築されている。例えば、特許文献１には、免震層を介して建物ブロックが複数積み重ねられた免震建物が開示されている。このような多層免震建物は、１つの免震層を有する基礎免震建物や中間免震建物に比べて、地震時における各免震層の変形を小さくでき、免震層の変形に対する制約を緩和することができるので、建物の免震周期を長くして地震時の建物応答を低減することができる。

【0003】

しかし、免震周期を長くした多層免震建物は、長周期地震動に対して建物応答が大きくなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１−２６３３７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は係る事実を考慮し、短周期及び長周期の地震動に対する建物応答を低減することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１態様の発明は、免震層を複数備えた多層免震建物と、少なくとも１つの前記免震層に設置されて該免震層を制御免震層とし、減衰係数の切り換えが可能なセミアクティブダンパーと、前記制御免震層の床部に生じる加速度を検出する加速度検出手段と、地震時における前記加速度検出手段の検出結果に基づき、前記制御免震層に支持された上部構造物の応答加速度を低減するように、前記減衰係数の切り換えを行ったときに生じる減衰力の変化量が所定値以下になるときに該切り換えを行う制御手段と、を有する免震構造である。

【0007】

第１態様の発明では、減衰係数の切り換えを行うことにより、上部構造物の応答加速度を低減するように多層免震建物の免震周期を変化させて地震動の周期成分から逃れさせ（短周期成分が卓越する地震動の場合には、セミアクティブダンパーの減衰係数を小さくすることで多層免震建物の免震周期を長くし、長周期成分が卓越する地震動の場合には、セミアクティブダンパーの減衰係数を大きくすることで多層免震建物の免震周期を短くする）、短周期及び長周期の地震動に対する建物応答（応答加速度）を低減することができる。

【0008】

また、減衰係数の切り換えを行ったときに生じる減衰力の変化量が所定値以下になるときに、この切り換えを行うことにより、切り換え時にセミアクティブダンパーに発生する衝撃を低減することができる。これにより、セミアクティブダンパーから多層免震建物へ伝達される振動を低減することができ、地震時における多層免震建物の居住性を向上させることができる。

【0009】

第２態様の発明は、第１態様の免震構造において、前記セミアクティブダンパーのストローク速度が所定値以下のときに前記減衰係数の切り換えを行う。

【0010】

第２態様の発明では、ストローク速度が所定値以下のときにセミアクティブダンパーの減衰係数の切り換えを行うことにより、確実に、セミアクティブダンパーの減衰力の変化量が所定値以下になるときにこの切り換えを行うことができる。

【0011】

第３態様の発明は、第１又は第２態様の免震構造において、前記減衰係数の切り換えを行うことによって、前記制御免震層を支持する下部構造物に前記上部構造物が固定される。

【0012】

第３態様の発明では、減衰係数の切り換えによって下部構造物に上部構造物が固定されることにより、多層免震建物の免震周期を効果的に短くすることができる。これにより、長周期成分が卓越する地震動が発生した場合に、効果的に建物応答（応答加速度）を低減することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明は上記構成としたので、短周期及び長周期の地震動に対する建物応答を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る免震構造を示す正面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る免震構造の振動制御フローを示すフロー図である。

【図3】本発明の実施形態に係る免震構造の振動制御フローで行われる処理を示す線図である。

【図4】従来の多層免震建物を示す正面図である。

【図5】従来の基礎免震建物を示す正面図である。

【図6】従来の免震建物に生じる振動の加速度応答スペクトルを示す線図である。

【図7】本発明の実施形態に係る免震構造のバリエーションを示す正面図である。

【図8】本発明の実施例に係るシミュレーション結果を示す線図である。

【図9】本発明の実施例に係るシミュレーション結果を示す線図である。

【図10】本発明の実施例に係るシミュレーション結果を示す線図である。

【図11】本発明の実施例に係るシミュレーション結果を示す線図である。

【図12】本発明の実施例に係るシミュレーション結果を示す線図である。

【図13】本発明の実施例に係るシミュレーション結果を示す線図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る免震構造について説明する。

【0016】

図１の正面図に示すように、本実施形態の免震構造１０は、鉄筋コンクリート造の建物１２と、セミアクティブダンパー１４と、加速度検出手段としての加速度計１６と、制御手段としてのコントローラ１８とを有して構成されている。

【0017】

建物１２は、基礎免震層２０に備えられた免震装置２２により地盤２４上に免震支持されて建物１２の下層部分を構成する構造物２６と、制御免震層としての中間免震層２８に備えられた免震装置２２により構造物２６上に免震支持されて建物１２の上層部分を構成する上部構造物としての構造物３０とを有して構成されている。すなわち、建物１２は、免震層（基礎免震層２０、中間免震層２８）を複数備えた多層免震建物となっている。

【0018】

セミアクティブダンパー１４は、バルブによるオイルの流量調節によって減衰係数の切り換えが可能な油圧式の流体系可変減衰ダンパーであり、中間免震層２８に設置されている。また、セミアクティブダンパー１４には、セミアクティブダンパー１４のストローク量を測定するストローク計３２が備えられている。このストローク計３２によって単位時間当たりのストローク量を計測することにより、セミアクティブダンパー１４のストローク速度を求めることができる。

【0019】

加速度計１６は、中間免震層２８の床部上に設置されることにより中間免震層２８に配置されており、中間免震層２８の床部に生じる加速度を検出する。コントローラ１８は、中間免震層２８の床部上に設置されることにより中間免震層２８に配置されており、セミアクティブダンパー１４に制御指令を送る。

【0020】

本実施形態の免震構造１０では、図２に示す振動制御フローによって、地震動に対する建物１２の建物応答を低減する。まず、地震時に、加速度計１６により中間免震層２８の床部に生じる加速度を検出する（ステップ１００）。

【0021】

次に、加速度計１６によって計測された検出結果としての加速度データがコントローラ１８へ送られる。そして、コントローラ１８により、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を切り換えた場合の、中間免震層２８に支持された構造物３０の応答加速度を、加速度計１６により計測された加速度データに基づいてそれぞれ算出して求める（ステップ１０１）。図２のステップ１０１には、セミアクティブダンパー１４の減衰係数をＣ_１からＣ_ｎまで切り換えた場合の構造物３０の応答加速度をそれぞれ求めている例が示されている。

【0022】

次に、ステップ１０１の算出結果に基づいてコントローラ１８により、構造物３０の応答加速度が最も小さくなる減衰係数を、これから切り換えるセミアクティブダンパー１４の減衰係数として選択し（ステップ１０２）、ストローク計３２により求められたセミアクティブダンパー１４のストローク速度の絶対値が所定値以下のときに、ステップ１０２で選択した減衰係数に切り換える制御指令をセミアクティブダンパー１４へ送る(ステップ１０３)。

【0023】

これにより、ステップ１０２で選択された減衰係数にセミアクティブダンパー１４の減衰係数が切り換えられ、地震動に対する建物１２の建物応答（応答加速度）を低減する(ステップ１０４)。セミアクティブダンパー１４は、セミアクティブダンパー１４のストローク速度の絶対値が所定値以下のときに減衰係数を切り換えることにより、セミアクティブダンパー１４の減衰係数の切り換えを行ったときに生じる減衰力の変化量が所定値以下になるときに、減衰係数の切り換えを行うことができる。

【0024】

すなわち、本振動制御フローでは、コントローラ１８によって、地震時における加速度検出手段としての加速度計１６の検出結果に基づき、制御免震層としての中間免震層２８に支持された上部構造物としての構造物３０の応答加速度を低減するように、セミアクティブダンパー１４の減衰係数の切り換えを行ったときに生じる減衰力の変化量が所定値以下になるときに、この切り換えを行う。

【0025】

ここで、図２に示した振動制御フローを、図３（ａ）〜（ｅ）のグラフに示す具体例を用いて説明する。ここでは、短周期成分が卓越する地震動を建物１２が受けた際に、建物１２の免震周期を長くして構造物３０の応答加速度を低減することができる減衰係数Ｃ_１と、長周期成分が卓越する地震動を建物１２が受けた際に、建物１２の免震周期を短くして構造物２６の応答加速度を低減することができる、減衰係数Ｃ_１よりも大きな値（減衰係数Ｃ_１の１００倍の値）の減衰係数Ｃ_２に切り換え可能なセミアクティブダンパー１４を用いて、地震動に対する建物１２の建物応答を低減する例について説明する。

【0026】

図３（ａ）〜（ｅ）のグラフの横軸には、免震構造１０による振動制御が開始されてからの時刻が示されており、目盛の値ｔ_ｎ、ｔ_ｎ＋１、ｔ_ｎ＋２、ｔ_ｎ＋３、ｔ_ｎ＋４、ｔ_ｎ＋５が１０秒間隔になっている。また、図３（ａ）〜（ｃ）の縦軸には、構造物３０の応答加速度が示され、図３（ｄ）の縦軸には、ストローク計３２によって求めたセミアクティブダンパー１４のストローク速度が示され、図３（ｅ）の縦軸には、コントローラ１８からセミアクティブダンパー１４へ送られる制御指令の指令値が示されている。

【0027】

まず、地震時に、加速度計１６により中間免震層２８の床部に生じる加速度をリアルタイム（本例では、０．０１秒毎）で測定し（ステップ１００）、この加速度データが加速度計１６の検出結果としてコントローラ１８へ送られる。

【0028】

次に、図３（ａ）の値３４、及び図３（ｂ）の値３６に示すように、建物１２を等価質点モデルと考え、コントローラ１８へ送られた中間免震層２８の床部の加速度データを入力値として、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_１、Ｃ_２とした場合（減衰係数Ｃ_１、Ｃ_２としたセミアクティブダンパー１４の減衰力を中間免震層２８に付与した場合）の構造物３０の周期（下部構造物としての構造物２６を、地盤２４に固定された剛体と仮定したときの構造物３０の周期）、減衰定数、及び頂部の刺激関数に基づいて、構造物３０の応答加速度（絶対値）を予測値として計算して求める。図３（ａ）の値３４は、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_１とした場合の構造物３０の応答加速度（絶対値）であり、図３（ｂ）の値３６は、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_２とした場合の構造物３０の応答加速度（絶対値）である。

【0029】

なお、構造物３０の周期、減衰定数、及び頂部の刺激関数は、建物１２の設計時の建物特性や、建物１２の実測結果に基づいて事前に設定しておく。また、セミアクティブダンパー１４の減衰係数が切り換えられたときには、建物１２の等価質点モデルを初期状態（質点の変位と質点の速度を０にした状態）にして、応答加速度の計算を続ける。

【0030】

ここで、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、値３４、３６を求めると同時に値３８、４０を求める。値３８は、各時刻（本例では、０．０１秒毎）において、その時刻のｎ秒前（本例では、９秒前）からその時刻までの応答加速度（値３４）の最大値とし、値４０は、各時刻（本例では、０．０１秒毎）において、その時刻のｎ秒前（本例では、９秒前）からその時刻までの応答加速度（値３６）の最大値とする。図３（ｃ）は、値３８、４０を重ね合わせて示したグラフである。

【0031】

セミアクティブダンパー１４は、値３８、４０を求める処理と並行してリアルタイム（本例では、０．０１秒毎）で値３８と値４０を比較し、比較毎に以下の（１）、（２）の処理を順に行って建物１２の振動を制御する。

【0032】

（１）値４０よりも値３８の方が小さく、且つ図３（ｄ）に示すセミアクティブダンパー１４のストローク速度４２が所定値以下（本例では、０．０１ｃｍ／ｓ以下）の場合には、セミアクティブダンパー１４の減衰係数の中から減衰係数Ｃ_１を選択して（ステップ１０２）、セミアクティブダンパー１４へ−１の指令値４４を送る（ステップ１０３）。また、値３８よりも値４０の方が小さく、且つ図３（ｄ）に示すセミアクティブダンパー１４のストローク速度４２が所定値以下（本例では、０．０１ｃｍ／ｓ以下）の場合には、セミアクティブダンパー１４の減衰係数の中から減衰係数Ｃ_２を選択して（ステップ１０２）、セミアクティブダンパー１４へ＋１の指令値４４を送る（ステップ１０３）。そして、これら以外の場合（値３８と値４０が同じ場合、又は図３（ｄ）に示すセミアクティブダンパー１４のストローク速度４２が所定値よりも大きい場合）には、前回と同じ値の指令値４４（本例では、０．０１秒前の指令値４４）をセミアクティブダンパー１４へ送る。

【0033】

（２）（１）の処理によって得られた指令値４４が前回の指令値４４（本例では、０．０１秒前の指令値４４）と異なる場合、セミアクティブダンパー１４の減衰係数をこの指令値４４に対応した減衰係数（指令値４４が−１のときには減衰係数Ｃ_１、指令値４４が＋１のときには減衰係数Ｃ_２）に切り換え(ステップ１０４）、（１）の処理によって得られた指令値４４のままｍ秒間（本例では、９秒間）維持する（指令値４４を維持している間は、値３８と値４０の比較処理を止め、ｍ秒経った後に再び値３８と値４０の比較処理を開始する）。また、（１）の処理によって得られた指令値４４が前回の指令値４４（本例では、０．０１秒前の指令値４４）と同じ場合、セミアクティブダンパー１４の減衰係数は切り換えない。

【0034】

例えば、図３（ｅ）の時刻Ｐ_１では、値３８よりも値４０の方が小さく、且つストローク速度４２が所定値以下（本例では、０．０１ｃｍ／ｓ以下）なので、＋１の指令値４４をセミアクティブダンパー１４へ送り、この指令値４４が前回の指令値４４の−１と異なるので、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_２に切り換えている。

【0035】

また、例えば、図３（ｅ）の時刻Ｐ_２では、時刻Ｐ_１でセミアクティブダンパー１４の減衰係数を切り換えたので、指令値４４を＋１に維持している。

【0036】

さらに、例えば、図３（ｅ）の時刻Ｐ_３では、値４０よりも値３８の方が小さく、且つストローク速度４２が所定値以下（本例では、０．０１ｃｍ／ｓ以下）なので、−１の指令値４４をセミアクティブダンパー１４へ送り、この指令値４４が前回の指令値４４の＋１と異なるので、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_１に切り換えている。

【0037】

また、例えば、図３（ｅ）の時刻Ｐ_４では、値３８よりも値４０の方が小さく、且つストローク速度４２が所定値以下（本例では、０．０１ｃｍ／ｓ以下）なので、＋１の指令値４４をセミアクティブダンパー１４へ送り、この指令値４４が前回の指令値４４の−１と異なるので、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_２に切り換えている。

【0038】

なお、ｎ、ｍの時間は、建物１２に生じる振動を効果的に低減できるように適宜設定すればよい。例えば、ｍを０としてもよい。

【0039】

次に、本発明の実施形態に係る免震構造の作用と効果について説明する。

【0040】

図４の立面図には、免震装置２２が配置された免震層４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄを介して地盤２４上に構造物５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄが複数積み重ねられて構成された多層免震建物としての建物５４が示されており、図５の立面図には、免震装置２２が配置された免震層４８Ａを介して地盤２４上に構造物５６が支持されて構成された単層免震建物としての建物５８が示されている。

【0041】

一般に、図４に示す建物５４のような複数の免震層を有する多層免震建物は、図５に示す建物５８のような１つの免震層を有する単層免震建物に比べて、地震時における各免震層４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄの変形を小さくでき、免震層４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、４８Ｄの変形に対する制約を緩和することができるので、免震周期を長くして地震時の建物応答を低減することができる。

【0042】

しかし、長周期成分が卓越する地震動においては、多層免震建物の免震周期が長いほど建物応答（応答加速度）が大きくなってしまう場合がある。図６のグラフは、構造設計に用いられる代表的な地震波を入力値としたシミュレーションにより求めた、多層免震建物の免震周期に対する多層免震建物に生じる加速度応答スペクトルの値６０、６２を示した一例である。グラフの横軸に多層免震建物の免震周期が、縦軸に多層免震建物に生じる加速度応答スペクトルが示されている。

【0043】

値６０は、短周期地震動の地震波（１９９５年兵庫県南部地震時にＪＭＡ神戸で観測されたＮＳ方向地震波）を入力値とした値であり、値６２は、長周期地震動の地震波（２０１０年に国土交通省が発表した設計用長周期地震動の内の区域２での地震波）を入力値とした値である。値６０、６２ともに減衰定数は免震を想定して２０％としている。

【0044】

図６のグラフから、値６０に示すように短周期地震動の地震波では多層免震建物の免震周期が長くなるほど加速度応答スペクトルが低減しているが、値６２に示すように長周期地震動の地震波では多層免震建物の免震周期が長くなると、ある周期帯（５〜７秒）で加速度応答スペクトルが増幅していることがわかる。このように、長周期成分が卓越する地震動においては、多層免震建物の免震周期が長いほど建物応答（応答加速度）が大きくなってしまう場合がある。

【0045】

これに対して、本実施形態の免震構造１０では、セミアクティブダンパー１４の減衰係数の切り換えを行うことにより、構造物３０の応答加速度を低減するように建物１２の免震周期を変化させて地震動の周期成分から逃れさせて（短周期成分が卓越する地震動の場合には、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を小さくすることで建物１２の免震周期を長くし、長周期成分が卓越する地震動の場合には、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を大きくすることで建物１２の免震周期を短くして）、短周期及び長周期の地震動に対する建物１２の建物応答（応答加速度）を低減することができる。

【0046】

また、セミアクティブダンパー１４の減衰係数の切り換えを行ったときに生じる減衰力の変化量が所定値以下になるときに、この切り換えを行うことにより、切り換え時にセミアクティブダンパー１４に発生する衝撃を低減することができる。これにより、セミアクティブダンパー１４から建物１２へ伝達される振動を低減することができ、地震時における建物１２の居住性を向上させることができる。

【0047】

さらに、本実施形態の免震構造１０では、セミアクティブダンパー１４のストローク速度が所定値以下のときにセミアクティブダンパー１４の減衰係数の切り換えを行うことにより、確実に、セミアクティブダンパー１４の減衰力の変化量が所定値以下になるときにこの切り換えを行うことができる。

【0048】

また、本実施形態の免震構造１０では、想定される構造物３０の応答加速度が小さくなる方の減衰係数を選択するといった振動制御方法によって地震動に対する建物１２の建物応答を低減するので、簡易な振動制御方法で安定した振動低減効果を得ることができる。

【0049】

さらに、本実施形態の免震構造１０では、制御免震層の床部に生じる加速度を振動制御のための入力値としているので、地震動の観測データを用いる必要がなく、計測装置としては加速度計とストローク計を設置するだけでよい。これにより、低コストで免震構造を構築することができる。

【0050】

また、本実施形態の免震構造１０では、セミアクティブダンパー１４、加速度計１６、ストローク計３２、及びコントローラ１８といった振動制御に必要な装置が、制御免震層としての中間免震層２８に集約されているので、これらの装置の設置手間を軽減し、メンテナンスをし易くすることができる。

【0051】

なお、本実施形態では、図１に示すように、建物１２を２つの免震層（基礎免震層２０、中間免震層２８）を有する多層免震建物とした例を示したが、本実施形態の建物は、免震層を複数有している多層免震建物であればよい。例えば、３つ以上の免震層を有していてもよい。また、どの免震層を制御免震層にしてもよいし、複数の免震層を制御免震層にしてもよい。すなわち、セミアクティブダンパー１４は、建物の有する免震層の内の少なくとも１つの免震層に設置されていればよい。セミアクティブダンパー１４が設置された免震層が制御免震層となる。

【0052】

例えば、図７に示す建物６４のようにしてもよい。建物６４は、免震装置２２が配置された免震層（基礎免震層６６、中間免震層６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ）を介して地盤２４上に構造物７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄが複数積み重ねられて構成された多層免震建物である。構造物７０Ａが基礎免震層６６を介して地盤２４上に免震支持され、構造物７０Ｂが中間免震層６８Ａを介して構造物７０Ａ上に免震支持され、構造物７０Ｃが中間免震層６８Ｂを介して構造物７０Ｂ上に免震支持され、構造物７０Ｄが中間免震層６８Ｃを介して構造物７０Ｃ上に免震支持されている。また、中間免震層６８Ａ、６８Ｂには、セミアクティブダンパー１４、加速度計１６、及びコントローラ１８が設置されており、これにより中間免震層６８Ａ、６８Ｂが制御免震層になっている。

【0053】

図７の建物６４のように建物が複数の制御免震層を有する場合、各制御免震層に設置されたコントローラ１８間で振動制御情報のやり取りをして、一方の制御免震層で行われる振動制御に、他方の制御免震層の振動制御情報を利用するようにしてもよい。

【0054】

この場合の振動制御フローは、例えば、まず、中間免震層６８Ｂに設置された加速度計１６により計測された加速度データに基づいて、中間免震層６８Ｂに免震支持された上部構造物（構造物７０Ｃ、中間免震層６８Ｃ、及び構造物７０Ｄを合わせた構造物）の応答加速度を、中間免震層６８Ｂに設置されたセミアクティブダンパー１４の減衰係数Ｃ_１１、Ｃ_１２に対してそれぞれ求め、中間免震層６８Ｂに設置されたセミアクティブダンパー１４の減衰係数を上部構造物（構造物７０Ｃ、中間免震層６８Ｃ、及び構造物７０Ｄを合わせた構造物）の応答加速度が小さくなる方の減衰係数（Ｃ_１１又はＣ_１２）に切り換える。

【0055】

次に、中間免震層６８Ｂに設置されたセミアクティブダンパー１４の切り換えた減衰係数の情報を、中間免震層６８Ｂに設置されたコントローラ１８から、中間免震層６８Ａに設置されたコントローラ１８へ送られる。

【0056】

次に、中間免震層６８Ａに設置された加速度計１６により計測された加速度データに基づいて、中間免震層６８Ａに免震支持された上部構造物（構造物７０Ｂ、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_１１又はＣ_１２とした中間免震層６８Ｂ、構造物７０Ｃ、中間免震層６８Ｃ、及び構造物７０Ｄを合わせた構造物）の応答加速度を、中間免震層６８Ａに設置されたセミアクティブダンパー１４の減衰係数Ｃ_２１、Ｃ_２２に対してそれぞれ求め、中間免震層６８Ａに設置されたセミアクティブダンパー１４の減衰係数を上部構造物（構造物７０Ｂ、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_１１又はＣ_１２とした中間免震層６８Ｂ、構造物７０Ｃ、中間免震層６８Ｃ、及び構造物７０Ｄを合わせた構造物）の応答加速度が小さくなる方の減衰係数（Ｃ_２１又はＣ_２２）に切り換える。

【0057】

また、本実施形態では、セミアクティブダンパー１４を、減衰係数の切り換えが可能な油圧式の流体系可変減衰ダンパーとした例を示したが、セミアクティブダンパー１４は、このセミアクティブダンパー１４のストローク変位量の増分方向（ストローク速度方向）と反対の方向へ減衰力を作用させることができ、この減衰力を複数の所定値に変更可能な装置であればよく、オイルを送る流路に設けられたオリフィスの面積を変えたり、流路に設けられた弁を切り換えたり、弁の開度を切り換えたりすることによって減衰力を変更する方式のオイルダンパーや、摩擦板への押し付け力を変化させて減衰力を変更する方式の摩擦ダンパー等のセミアクティブダンパーとしてもよい。また、セミアクティブダンパー１４に、このセミアクティブダンパー１４に過大な負荷が加わることを防ぐリリーフ機構を備えるようにしてもよい。

【0058】

さらに、本実施形態では、制御免震層としての中間免震層２８にセミアクティブダンパー１４を設置した例を示したが、制御免震層に設けられるセミアクティブダンパー１４の数や配置は適宜決めればよい。

【0059】

また、本実施形態では、２つの減衰係数に切り換え可能なセミアクティブダンパー１４を用いた例を示したが、セミアクティブダンパー１４は、複数の減衰係数に切り換え可能なものであればよく、切り換える減衰係数の値は適宜決めればよい。

【0060】

例えば、セミアクティブダンパー１４を、セミアクティブダンパー１４のピストンやピストンロッドをロックして減衰係数を∞に切り換えることにより制御免震層の剛性を変えることができるダンパーとし、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を∞に切り換えることによって、制御免震層としての中間免震層２８を支持する下部構造物としての構造物２６に上部構造物としての構造物３０を固定するようにしてもよい。

【0061】

このようにすれば、セミアクティブダンパー１４の減衰係数の切り換えによって構造物２６に構造物３０が固定されることにより、建物１２の免震周期を効果的に短くすることができる。これにより、長周期成分が卓越する地震動が発生した場合に、効果的に建物１２の建物応答（応答加速度）を低減することができる。

【0062】

なお、この場合、セミアクティブダンパー１４は、セミアクティブダンパー１４のピストンやピストンロッドをロックして減衰係数を∞にしたロック状態と、セミアクティブダンパー１４のピストンやピストンロッドに負荷を作用させないフリー状態とに切り換え可能なようにしてもよいし、セミアクティブダンパー１４のピストンやピストンロッドをロックして減衰係数を∞にしたロック状態と、セミアクティブダンパー１４の減衰係数を所定の値にした状態とに切り換え可能なようにしてもよい。セミアクティブダンパー１４をフリー状態に切り換え可能なようにする場合、セミアクティブダンパー１４をフリー状態にしたときに、所定の減衰力を制御免震層へ付与できるように、制御免震層にオイルダンパー等の減衰装置をセミアクティブダンパー１４とは別に設置する。

【0063】

さらに、本実施形態では、セミアクティブダンパー１４のストローク速度の絶対値が所定値以下のときに減衰係数を切り換える例を示したが、ストローク速度の所定値は、建物の許容される振動を考慮して適宜決めればよい。また、他の計測装置で、セミアクティブダンパー１４の減衰係数の切り換えを行ったときに生じる減衰力の変化量が所定値以下になるかどうかを判断してもよい。例えば、セミアクティブダンパー１４に生じている負荷を計測する荷重計や、セミアクティブダンパー１４の内部オイルの圧力を計測する圧力計であってもよい。

【0064】

また、本実施形態では、建物１２を等価質点モデルと考え、中間免震層２８の床部の加速度データを入力値として、セミアクティブダンパー１４の減衰係数と、構造物３０の周期、減衰定数、及び頂部の刺激関数とに基づいて上部構造物としての構造物３０の応答加速度を求めた例を示したが、他の方法で構造物３０の応答加速度を求めてもよい。例えば、構造物３０の応答加速度は、多質点非線形モデルや多層免震構造モデルを用いて解析して求めてもよい。

【0065】

さらに、本実施形態では、建物１２を鉄筋コンクリート造とした例を示したが、本実施形態の免震構造１０は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物に対して適用することができる。

【0066】

（実施例）

【0067】

本実施例では、本実施形態の免震構造による建物の振動低減効果を、シミュレーションによって検証した結果を示す。

【0068】

免震構造の検証モデルは、１０階建ての多層免震建物を想定し、免震層として基礎階の基礎免震層とＭ６階の中間免震層を追加した、表１に示す諸元を有する等価せん断モデルである。Ｍ６階の中間免震層には、セミアクティブダンパー１４が設置されている。セミアクティブダンパー１４は、減衰係数を減衰係数Ｃ_１（＝４．３６kN・s／cm）と、減衰係数Ｃ_２（＝Ｃ_１×１００＝４３６kN・s／cm）に切り換え可能になっている。

【0069】

【表1】

【0070】

検討ケースは、セミアクティブダンパー１４の減衰係数が減衰係数Ｃ_１に固定されている免震建物（以下、「Ｗ免震建物」とする）と、セミアクティブダンパー１４の減衰係数が減衰係数Ｃ_２に固定されている免震建物（以下、「Ｓ免震建物」とする）と、セミアクティブダンパー１４の減衰係数が減衰係数Ｃ_１と減衰係数Ｃ_２に切り換え可能な本実施形態の構成である免震建物（以下、「ＳｅｍｉＷ免震建物」とする）の３ケースとした。表２には、Ｗ免震建物とＳ免震建物に対して行った複素固有値解析の結果が示されている。ＳｅｍｉＷ免震建物では、図２、３で説明した振動制御フローにより建物の振動制御を行った。また、この振動制御フローにおいて、上部構造物（６階からＲ階までを合わせた構造物）の応答加速度の最大値（図３の値３８、４０）は、各時刻の９秒（ｎ＝９）前からその時刻までの応答加速度の最大値とし、指令値を切り換えた場合は、切り換えた指令値を９秒（ｍ＝９）間維持させた。

【0071】

【表2】

【0072】

また、Ｗ免震建物における上部構造物（６階からＲ階までを合わせた構造物）の建物周期Ｔ１を４．２６s、減衰定数ｈ１を０．２５％、頂部の刺激関数β１を１とし、Ｓ免震建物における上部構造物（１階からＲ階までを合わせた構造物）の建物周期Ｔ２を０．５２s、減衰定数ｈ２を０．０３％、頂部の刺激関数β２を１．４とした。

【0073】

さらに、シミュレーションには、短周期地震動の地震波（１９９５年兵庫県南部地震時にＪＭＡ神戸で観測されたＮＳ方向地震波）と、長周期地震動の地震波（２０１０年に国土交通省が発表した設計用長周期地震動の内の区域２での地震波）の２種類の地震波を用いた。

【0074】

図８、９のグラフには、短周期地震動の地震波に対するシミュレーション結果が示されている。図８のグラフの横軸には、Ｗ免震建物、Ｓ免震建物、及びＳｅｍｉＷ免震建物の各階に生じる最大絶対振動加速度が示され、縦軸には、Ｗ免震建物、Ｓ免震建物、及びＳｅｍｉＷ免震建物の階が示されている。図９のグラフの横軸には、Ｗ免震建物、Ｓ免震建物、及びＳｅｍｉＷ免震建物の各層に生じる最大層間変位が示され、縦軸には、Ｗ免震建物、Ｓ免震建物、及びＳｅｍｉＷ免震建物の階が示されている。図８、９のグラフ中の値７２（黒丸の記号）はＷ免震建物の値、値７４（四角形の記号）はＳ免震建物の値、値７６（三角形の記号）はＳｅｍｉＷ免震建物の値をそれぞれ示している。

【0075】

図８のグラフから、Ｓ免震建物の最大絶対振動加速度（値７４）が上層階に向かって増幅しているのに対して、Ｗ免震建物の最大絶対振動加速度（値７２）は長周期効果によって上層階で小さくなっているのがわかる。また、図９のグラフから、Ｓ免震建物の最大層間変位（値７４）よりもＷ免震建物の最大層間変位（値７２）の方が、基礎階の基礎免震層で小さくなっていることがわかる。

【0076】

ＳｅｍｉＷ免震建物においては、コントローラ１８からセミアクティブダンパー１４へ送られる指令値が、図１０のグラフに示すように全ての時刻において−１に維持された。図１０のグラフの横軸には、シミュレーションを開始してからの時刻が示され、縦軸には、コントローラ１８からセミアクティブダンパー１４へ送られた指令値が示されている。指令値が−１のときにはセミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_１とし、指令値が＋１のときにはセミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_２としている。このように、ＳｅｍｉＷ免震建物においては、指令値が−１（減衰係数がＣ_１）に維持されたので、図８に示すように、ＳｅｍｉＷ免震建物の最大絶対振動加速度（値７６）は、Ｗ免震建物の最大絶対振動加速度（値７２）と同じになっている。

【0077】

図１１、１２のグラフには、長周期地震動の地震波に対するシミュレーション結果が示されている。図１１のグラフの横軸には、Ｗ免震建物、Ｓ免震建物、及びＳｅｍｉＷ免震建物の各階に生じる最大絶対振動加速度が示され、縦軸には、Ｗ免震建物、Ｓ免震建物、及びＳｅｍｉＷ免震建物の階が示されている。図１２のグラフの横軸には、Ｗ免震建物、Ｓ免震建物、及びＳｅｍｉＷ免震建物の各層に生じる最大層間変位が示され、縦軸には、Ｗ免震建物、Ｓ免震建物、及びＳｅｍｉＷ免震建物の階が示されている。図１１、１２のグラフ中の値７２（黒丸の記号）はＷ免震建物の値、値７４（四角形の記号）はＳ免震建物の値、値７６（三角形の記号）はＳｅｍｉＷ免震建物の値をそれぞれ示している。

【0078】

図１１のグラフから、Ｓ免震建物の最大絶対振動加速（値７４）に比べてＷ免震建物の最大絶対振動加速（値７２）が上層階で大きくなっているのがわかる。また、図１２のグラフから、Ｓ免震建物の最大層間変位（値７４）よりもＷ免震建物の最大層間変位（値７２）の方が、基礎階の基礎免震層で大きくなっていることがわかる。

【0079】

ＳｅｍｉＷ免震建物においては、コントローラ１８からセミアクティブダンパーへ送られる指令値が、図１３のグラフに示すように時々刻々と−１と＋１に切り換わっている。図１３のグラフの横軸には、シミュレーションを開始してからの時刻が示され、縦軸には、コントローラ１８からセミアクティブダンパー１４へ送られた指令値が示されている。指令値が−１のときにはセミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_１とし、指令値が＋１のときにはセミアクティブダンパー１４の減衰係数を減衰係数Ｃ_２としている。

【0080】

このように、ＳｅｍｉＷ免震建物においては、指令値が−１（減衰係数がＣ_１）と＋１（減衰係数がＣ_２）に切り換わったので、図１１に示すように、ＳｅｍｉＷ免震建物の最大絶対振動加速度（値７６）は、Ｓ免震建物の最大絶対振動加速度（値７４）と同じになっている。また、図１２に示すように、ＳｅｍｉＷ免震建物の最大層間変位（値７６）は、基礎階の基礎免震層ではＳ免震建物（値７４）と同程度になり、Ｍ６階の中間免震層ではＷ免震建物（値７２）よりも小さくなっている。

【0081】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0082】

１０ 免震構造
１２、６４ 建物（多層免震建物）
１４ セミアクティブダンパー
１６ 加速度計（加速度検出手段）
１８ コントローラ（制御手段）
２０、６６ 基礎免震層（免震層）
２６ 構造物（下部構造物）
２８、６８Ａ、６８Ｂ 中間免震層（制御免震層、免震層）
３０ 構造物（上部構造物）
６８Ｃ 中間免震層（免震層）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】